(57)【要約】【課題】修復工程において直接書き入れ方式で処理することにより、時間および費用を節減する直接書き入れ方式のウェーハ修復方法を提供する。【解決手段】次の工程を含む。半導体ウェーハ１００から複数の欠陥領域の複数の位置およびパターンを探し出す。欠陥領域の位置およびパターンを直接書き入れツール２２０へ伝送する。半導体ウェーハ１００上に、フォトレジスト層を形成する。エネルギービームを用いて、欠陥領域中のフォトレジストを局部的に露光する。半導体ウェーハ１００上のフォトレジストを現像する。露光および現像の後、フォトレジスト層の下方にある半導体ウェーハ１００を処理する。【選択図】図５
2006237575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハから少なくとも一つの欠陥領域の複数の位置およびパターンを探し出す工程と、
前記欠陥領域の前記位置および前記パターンを直接書き入れツールへ伝送する工程と、
前記欠陥領域中のフォトレジストをエネルギービームにより局部的に露光する工程と、
露光された前記フォトレジストを現像する工程と、
前記露光されたフォトレジストを利用して前記半導体ウェーハを処理する工程と、
を含むことを特徴とするウェーハの修復方法。
【請求項２】
前記半導体ウェーハを処理する工程は、エッチング法、イオン注入法およびリフトオフ法からなる群から選ばれる一種以上を含むことを特徴とする請求項１記載のウェーハの修復方法。
【請求項３】
前記半導体ウェーハを処理する工程は、ドライエッチング法、ウェットエッチング法および反応性イオンエッチング法からなる群から選ばれる一種以上を含む工程により前記半導体ウェーハをエッチングすることを特徴とする請求項１記載のウェーハの修復方法。
【請求項４】
前記エネルギービームは、電子、光子またはイオンを含むエネルギー量子を含むことを特徴とする請求項１記載のウェーハの修復方法。
【請求項５】
前記欠陥領域の前記位置および前記パターンを伝送する工程は、
前記直接書き入れツールが読むことのできるデータフォーマットにより、前記欠陥領域の前記位置および前記パターンを提供することを特徴とする請求項１記載のウェーハの修復方法。
【請求項６】
前記欠陥領域の前記位置および前記パターンを伝送する工程は、
ウェーハイメージと参考イメージとの比較を含むことを特徴とする請求項５記載のウェーハの修復方法。
【請求項７】
前記ウェーハイメージは、エッチング後の検視のウェーハイメージおよび／または現像後の検視のイメージを含むことを特徴とする請求項６記載のウェーハの修復方法。
【請求項８】
前記参考イメージは、前記半導体ウェーハのダイのイメージを含むことを特徴とする請求項６記載のウェーハの修復方法。
【請求項９】
前記ウェーハイメージは、接触孔、線、スペースおよびアライメントマークからなる群から選ばれる一種以上を含むパターンを含むことを特徴とする請求項６記載のウェーハの修復方法。
【請求項１０】
前記欠陥領域を局部的に露光する工程は、前記欠陥領域の全てが完全に処理されるまで、前記欠陥領域のうちの一つを局部的に露光することを含むことを特徴とする請求項１記載のウェーハの修復方法。
【請求項１１】
前記欠陥領域を局部的に露光する工程は、
前記欠陥領域の位置データに基づいて前記エネルギービームを前記欠陥領域へ導く工程と、
フォーマットデータに基づいて前記欠陥領域中へ書き入れる工程とを含むことを特徴とする請求項１０記載のウェーハの修復方法。
【請求項１２】
半導体ウェーハから複数の欠陥領域の複数の位置およびパターンを見つけ出す検査ツールと、
前記半導体ウェーハを局部的に露光する直接書き入れツールと、
前記検査ツールと前記直接書き入れツールとの間に用いて前記欠陥領域の前記位置および前記パターンの通信および伝達を行うデータ処理モジュールとを備えることを特徴とするウェーハ修復システム。
【請求項１３】
前記検査ツールは、走査電子顕微鏡、走査オージェ電子顕微鏡または光学顕微鏡を含むことを特徴とする請求項１２記載のウェーハ修復システム。
【請求項１４】
前記直接書き入れツールは、電子ビーム、イオンビームまたは光子ビームを含むエネルギービームを含むことを特徴とする請求項１２記載のウェーハ修復システム。
【請求項１５】
前記データ処理モジュールは、前記欠陥領域の前記位置および前記パターンのデータを前記直接書き入れツールが読むことのできるフォーマットに変換する機構を備えることを特徴とする請求項１２記載のウェーハ修復システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造に関し、特に直接書き入れ方式により半導体ウェーハを修復する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の製造では、半導体ウェーハ中で様々なパターニング工程を利用してエッチング領域を定義するが、パターニング工程中および／または後続のエッチング工程中において欠陥が発生することがよくあった。そして、これらの欠陥は、エッチング後の検視（After Etching Inspection：ＡＥＩ）のステージで発見されることがあった。例えば、エッチング領域のエッチング漏れや一部分しかエッチングされていない欠陥が発見された。これらパターニングの欠陥は、収率の低減および／または品質や信頼度の低下を引き起こした。
【０００３】
従来の工程では、欠陥の上限が予め設定されていた。そして、この上限を超えた欠陥を有するパターニングのウェーハは廃棄され、欠陥が比較的少ないウェーハは製造が継続された。そのため、ウェーハ全体を廃棄した場合の損失と、欠陥セルを有するウェーハの製造を継続した場合にかかる余分な支出とのバランスをとるため、数量の上限を正確に設定することが非常に重要であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第１の目的は、直接書き入れ方式で露光を行い、高価な修復マスクの使用を減らす直接書き入れ方式のウェーハ修復方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の第２の目的は、修復過程において直接書き入れ方式で処理して時間および費用を節減するウェーハ修復方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のウェーハの修復方法は、次の工程を含む。先ず、半導体ウェーハから少なくとも一つの欠陥領域の複数の位置およびパターンを探し出す。続いて、上述の欠陥領域の位置およびパターンを直接書き入れツールへ伝送する。さらに、エネルギービームを用いて欠陥領域中のフォトレジストを局部的に露光する。その後、露光されたフォトレジストを現像する。続いて、露光されたフォトレジストを利用して半導体ウェーハを処理する。
【０００７】
本発明のウェーハの修復方法は、欠陥領域の位置およびパターンを伝送する工程が、直接書き入れツールにより読むことのできるデータフォーマットにより、欠陥領域の位置およびパターンを提供することを含む。欠陥領域の位置およびパターンを伝送する工程は、ウェーハイメージと参考イメージとの比較を含む。上述のウェーハイメージは、例えばエッチング後の検視（After Etching Inspection：ＡＥＩ）のウェーハイメージ、現像後の検視（After Developing Inspection：ＡＤＩ）のイメージまたは半導体ウェーハのもう一つのダイのイメージである。欠陥領域を局部的に露光する工程は、欠陥領域の全てが完全に処理されるまで、欠陥領域のうちの一つを局部的に露光する。上述の欠陥領域には、エッチング漏れや一部の工程だけが終了した領域が含まれる。
【０００８】
本発明のウェーハ修復システムは、検査ツール、直接書き入れツールおよびデータ処理モジュールを備える。検査ツールは、半導体ウェーハから複数の欠陥領域の複数の位置およびパターンを見つけ出す。直接書き入れツールは、半導体ウェーハを局部的に露光する。データ処理モジュールは、検査ツールと直接書き入れツールとの間に用いて欠陥領域の位置およびパターンの通信および伝達を行う。データ処理モジュールは、欠陥領域の位置およびパターンのデータを直接書き入れツールが読むことのできるフォーマットに変換する機構を備える。
【０００９】
本発明のウェーハの修復方法は、次の工程を含む。半導体ウェーハから複数の欠陥領域の複数の位置およびパターンを探し出す。欠陥領域の位置およびパターンを直接書き入れツールへ伝送する。そして、半導体ウェーハ上にフォトレジスト層を形成する。エネルギービームを用いて欠陥領域中のフォトレジスト層を局部的に露光する。そして、半導体ウェーハ上のフォトレジストを現像する。露光および現像の後、ウェーハがフォトレジスト層の下方にある半導体ウェーハを処理する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による複数のパターニングした欠陥を有する半導体ウェーハ１００を示す平面図である。このウェーハ１００は、少なくとも基板１１０を含む。基板１１０は、例えばシリコンおよびゲルマニウムなどの元素半導体である。基板１１０は、例えばガリウムヒ素、ヒ化インジウムおよびインジウムリン化物などの混合物半導体を少なくとも含む。基板１１０は、例えばシリコンゲルマニウム、シリコンゲルマニウムカーバイド、ガリウムヒ素リン化物およびガリウムインジウムリン化物などの合金半導体を少なくとも含む。
【００１１】
ウェーハ１００は、複数のダイ１２０に分割することができ、各ダイ１２０は基板上に形成された集積回路を有し、それらはスクライブ線により分割される。製造工程の段階において、ウェーハ１００の処理はドーピング、エッチング、リフトオフ（Liftoff）および／またはその他の適当な工程を含むフォトリソグラフィ工程およびウェーハ処理（Wafer Processing）により行われる。本発明の一実施形態において、パターニングしたフォトレジストの下方にあるウェーハは、不純物をイオン注入して基板１１０中にパターニングしたドーパントプロファイルを形成する。他の実施形態では、ウェーハに一層のフィルムを塗布してからパターニングしたフォトレジストの下でエッチングを行い、基板上にパターニングしたフィルムを形成してもよい。さらに他の実施形態では、パターニングしたフォトレジストの下方にあるウェーハをエッチングし、基板中にトレンチパターンを形成してもよい。
【００１２】
本発明の一実施形態によるフォトリソグラフィ工程は、フォトレジスト塗布、ソフトベーク、マスクの位置合わせ、露光、後露光ベーク、フォトレジスト現像、ハードベーク（エッチングやドーピングなどのパターニングしたフォトレジスト下でのその他の工程）およびフォトレジスト剥離を含んでもよい。フォトリソグラフィのパターニングは、例えばマスクを使用しないフォトリソグラフィ、電子ビーム描画、イオンビーム描画、光子ビーム描画および分子インプリントなどといった、その他適当な方法で行ったり代替したりしてもよい。
【００１３】
しかし、上述のパターニング工程では、欠陥（または複数の欠陥）１３０が発生することがあった。この欠陥とは、例えばパターニングしたフォトレジストの下方にあるエッチングされるべきでないエッチング領域やエッチングすべき領域であるが、エッチング漏れしたり一部しかエッチングされなかったりする処理不良領域である。欠陥１３０は、フォトリソグラフィ工程や、エッチング、注入および／または剥離などを含むウェーハ処理において発生することがあった。
【００１４】
図５に示すように、本発明の一実施形態において、ウェーハ１００はウェーハ修復システム２００で修復することができる。以下では、図５に示すウェーハ修復システム２００と、図２および図４に示す実施形態とを合わせてウェーハ修復システム２００の一実施形態の操作をさらに説明する。
【００１５】
ウェーハ修復システム２００は、検査ツール２１０、直接書き入れツール２２０、情報処理モジュール２３０およびデータベース２４０を少なくとも含む。検査ツール２１０と直接書き入れツール２２０との間は、情報処理モジュール２３０により通信する。
【００１６】
検査ツール２１０は、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）、走査オージェ電子顕微鏡（Scanning Auger Microscope：ＳＡＭ）および／または光学顕微鏡を少なくとも含む。検査ツール２１０は、様々な欠陥を見つけることのできるその他適当なツールでもよい。検査ツール２１０は、ウェーハ１００を走査し、ウェーハイメージの形成、ウェーハイメージの記録および／または情報処理モジュール２３０やデータベース２４０へのウェーハイメージの転送を行う。
【００１７】
直接書き入れツール２２０は、エネルギービームを利用してウェーハ上に塗布されたフォトレジスト層を局所的に露光する。エネルギービームは、電子ビーム、イオンビームまたは光子ビームを少なくとも含む。この光子ビームは、例えば約１０〜２５０ｎｍの波長を有する。直接書き入れツール２２０は、ウェーハの保持および操作により適当に露光を行う位置合わせモジュールを含む適当な操作ステージを含む。
【００１８】
情報処理モジュール２３０は、検査ツール２１０、直接書き入れツール２２０およびデータベース２４０に接続されているデータバスを少なくとも含む。情報処理モジュール２３０は、ハードウェアおよびソフトウェアを少なくとも含み、検査ツール２１０からウェーハイメージを取り出し、データベース２４０または検査ツール２１０から参考イメージを得て、ウェーハイメージと参考イメージとを比較して欠陥領域の位置データを発生させ、欠陥領域の位置データを直接書き入れツール２２０へ伝送する。情報処理モジュール２３０は、欠陥領域の位置データを直接書き入れツール２２０により読み取ることのできるフォーマットへさらに変換しなければならない。他の実施形態では、情報処理モジュール２３０のある機能は検査ツール２１０中で行ってもよい。さらに他の実施形態では、情報処理モジュール２３０と検査ツール２１０とを全体的に整合したり部分的に整合したりしてもよい。
【００１９】
データベース２４０は、少なくとも複数のサブデータベース（Sub-databases）を含み、半導体製造の中央データベースの一部にしてもよい。データベース２４０は、半導体製品のレイアウトデータを少なくとも含むため、ウェーハの参考イメージを得ることができる。
【００２０】
続いて、図２〜図４に基づいてウェーハ修復システム２００の操作をさらに説明する。特に図２に示すように、ウェーハ１００はフォトリソグラフィ工程およびエッチングを含む一連の製造工程により形成される複数の接触孔１４０を含む。そして、本実施形態の欠陥領域１３２には必要な接触孔が不足していた。
【００２１】
ウェーハ修復工程を始めるには、先ず検査工程によりウェーハ１００を検査しなければならない。この検査工程は、ウェーハ処理が完了した後に行ってもよい。例えば、接触孔エッチング工程が完了した後にウェーハ１００を検査してもよく、これはエッチング後の検視（After Etching Inspection：ＡＥＩ）と呼ばれる。検査工程において、検査ツール２１０はウェーハ１００を走査してウェーハイメージを得る。本発明の一実施形態の走査方式では、ダイを一つずつ走査する。このウェーハイメージには、例えば接触孔、線、スペース、アライメントマークおよび／またはそれらの組み合わせなどのウェーハ処理データを少なくとも含む。ウェーハイメージは、現像、エッチング、注入またはその他適当な工程を行った後に得てもよい。
【００２２】
ウェーハイメージと、データベース２４０中に保存されているウェーハに必要なイメージを含んでいる参考イメージとを比較する。この必要なイメージには、情報処理モジュール２３０中で不足している接触孔（欠陥領域１３２）が含まれている。他の実施形態では、この参考イメージは欠陥領域が無いもう一つのダイの走査イメージでもよい。比較工程では、ウェーハ１００中の欠陥領域１３２の位置データを発生させる。そして、欠陥領域のデータを所定の設定基準によって評価することにより、ウェーハ１００の廃棄、修復または工程を継続するか否かを決定することができる。ウェーハ１００を修復する場合は、欠陥領域１３２の位置を直接書き入れツール２２０が読み取れるフォーマットに変換する。直接書き入れツール２２０は、直接書き入れ露光（Direct Writing Exposure）と呼ばれるフォトレジストが塗布されたウェーハ上に局部露光工程を行う。
【００２３】
図３に示すように、ウェーハを検視した後、ウェーハ１００上に一層のフォトレジスト層１５０を塗布する。フォトレジスト層１５０は、ポジ型またはネガ型でもよい。ウェーハ１００は、フォトレジストの塗布前の洗浄および／またはフォトレジストの塗布後のソフトベークを行ってもよい。続いて、露光工程を行うためにウェーハ１００を直接書き入れツール２２０へ移動する。直接書き入れツール２２０は、光子ビーム、電子ビーム（E-beam）またはイオンビームなどのエネルギービームを含む。情報処理モジュール２３０の制御またはガイドの下、エネルギービームは、欠陥領域の位置データおよび参考イメージに基づいて、ウェーハ１００上に塗布されたフォトレジスト層１５０上の第１の地点へ集束させて導く。そしてフォトレジストの形態、エネルギービームの形態およびエネルギー密度に合わせて、エネルギービームを第１の地点へ一定時間導く。その後、エネルギービームを第２の地点へ導いて同様の露光工程を繰り返す。エネルギービームは、欠陥領域の位置およびパターニングデータおよび参考イメージを基に、露光する地点の指向および露光処理を繰り返す。指向および露光工程は、各欠陥領域に連続して書き入れることにより行う。図３に示すように、この実施形態では、欠陥領域１３２中のフォトレジスト層１５０は、直接書き入れ方式により露光を行い、エッチング漏れの接触孔に対応した露光のフォトレジスト領域を発生させる。
【００２４】
またウェーハ１００は、直接書き入れ露光の工程の後に、後露光ベーク、現像およびハードベークの工程を含む処理をさらに行ってもよい。直接書き入れ法により露光されたフォトレジストを現像した後、フォトレジスト層１５０は、欠陥領域の少なくとも一部に対応した複数の開口を有する。この実施形態のフォトレジスト層１５０は、欠陥領域１３２中のエッチング漏れした接触孔に対応する開口１５２を少なくとも含む。
【００２５】
図４に示すように、ウェーハ１００はパターニングしたフォトレジスト層１５０を有し、続いてウェーハ１００に対してエッチング、イオン注入、剥離およびその他適当な工程を含むウェーハ処理を行う。このウェーハ処理は、欠陥領域が発生した元パターンを形成する製造工程と同じでもよい。本実施形態ではエッチング工程を行い、元パターンの工程中でエッチング漏れした接触孔１４５を形成する。このエッチング工程は、ドライエッチング、ウェットエッチングおよび／または反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）を含む。フォトレジストは、例えばウェット剥離またはプラズマアッシング（Plasma Ashing）などといった適当な方法により剥離することができる。修復工程は、露光工程が直接書き入れ方式を採用しているため、高価な修復マスクの使用を減らすことができる。さらに欠陥領域の面積は、一般にウェーハの全面積よりも非常に小さいため、修復工程で行う直接書き入れ方式を採用した場合、時間および費用を低減することができる。
【００２６】
これによりウェーハ１００の修復を完了し、ウェーハ１００を次の工程へ送ることができる。また、ウェーハ１００が所定の設定基準を超えている欠陥領域を有する場合、ウェーハ１００を検査工程へ送って同じ修復工程を繰り返す。また、必要な場合にはウェーハ上に同じウェーハ修復工程を複数回行うことができ、ウェーハ修復工程は、イオン注入および剥離を含むあらゆるパターニング工程へ応用することができる。ウェーハ修復工程中の露光工程は、マスクを使用しないフォトリソグラフィシステムの光学露光などの適当な方法で行ったり代替したりすることができる。
【００２７】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】パターニングした欠陥を有する半導体ウェーハを示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体デバイスのウェーハ修復の工程ステップを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体デバイスのウェーハ修復の工程ステップを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体デバイスのウェーハ修復の工程ステップを示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態によるシステムを示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  ウェーハ
１１０  基板
１２０  ダイ
１３０  欠陥
１３２  欠陥領域
１４０、１４５  接触孔
１５０  フォトレジスト層
１５２  開口
２００  ウェーハ修復システム
２１０  検査ツール
２２０  直接書き入れツール
２３０  情報処理モジュール
２４０  データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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